钛合金具有优良的使用性能,如低密度、耐腐蚀性、比强度高等,在航空,生物医疗和其他领域得到广泛应用。然而,由于具有优良性能的同时其低导热率,小的弹性模量和高化学活性也导致钛合金在加工时难以实现高表面质量,这严重限制了钛合金的快速应用发展。随着生物医疗事业的发展,医用植入物的表面微结构对加工精度和表面质量的要求越来越高。超精密加工可实现纳米级表面粗糙度和亚微米形状精度的表面微结构阵列,但是钛合金切削时极易发生容易发生刀具磨损现象,从而导致加工环境变差,进而难以获得满足要求的表面质量。本课题研究钛合金超精密加工过程时表面质量差和刀具磨损严重的问题,探索降低切削力、改善表面质量、控制金刚石刀具磨损的新方法,为钛合金加工时获得优异的加工精度提供技术支持。主要研究内容如下:（1）基于钛合金超精密切削机理,对车切削过程中的切削力变化、切屑生成过程和表面质量的影响因素进行分析,以ABAQUS为基础建立Ti6Al4V切削有限元仿真模型,研究切削力和切削温度随着切削参数变化的影响规律。进行钛合金金刚石超精密车削工艺实验研究,探索切削参数对已加工表面粗糙度和切削力的影响程度和主次关系,验证有限元仿真结果的正确性对理论分析和有限元仿真结果进行了验证,为钛合金超精密加工工艺参数选择提供依据,为之后的理论分析和实验设计打下基础。（2）首先对金刚石刀具超精密切削钛合金时的磨损机理和刀具磨损特征进行分析;并对前刀面不同磨损程度下的刀具进行有限元仿真,探究不同刀具磨损程度对切削力和切削温度及切屑生成的影响。为探究钛合金金刚石超精密切削的切削力和表面粗糙度与切削路程的关系,从而建立切削路程与刀具磨损的关系,进行钛合金金刚石刀具磨损实验,获得切削路程与切削力和已加工表面粗糙度的影响规律,建立满足不同加工精度要求的金刚石刀具磨损判断机制。（3）为了降低钛合金金刚石切削过程的切削力和切削热引起的刀具磨损,通过在被加工表面设计微结构阵列,研究微结构表面对微切削加工过程的影响,建立具有微结构表面的超精密切削有限元仿真模型。通过实验与仿真结合的方法,研究不同几何特征的微沟槽结构表面对切屑生成、切削力、切削温度和刀具温度的影响,获得最优的微沟槽结构并可获得更好的切屑边缘质量,可有效降低切削力、提高表面质量,为超精密车削研究提供实验依据。在微结构表面和光滑表面分别进行钛合金金刚石车削实验,研究车削路程对切削力和表面粗糙度的影响,获得车削路程与刀具磨损的关系,并比较光滑表面和微结构表面的加工结果可以发现:具有微结构的表面在超精密车削时的切削力更低、表面质量更好、金刚石刀具的磨损量更小。从而证明了被加工表面微结构对降低金刚石刀具磨损有积极作用。本论文研究的不同切削路程下的切削力、表面粗糙度和刀具磨损,建立满足不同加工精度要求的金刚石刀具磨损判断机制。通过建立被加工表面微结构阵列车削对加工切削力和表面质量的影响规律,对于提高表面质量和降低刀具磨损起到积极作用,基于被加工表面微结构阵列的有限元仿真和超精密切削实验,为金刚石刀具切削钛合金的刀具磨损判断起到一定的指导作用。